Влияние спектрального состава и интенсивности света на овощные культуры

Как спектральный состав и структура света управляют урожаем

Солнечный свет — это главный внешний фактор, определяющий темпы роста и урожайность овощных культур. Весь солнечный спектр, достигающий земли (от 300 до 4000 нм), так или иначе влияет на растения, но ключевую роль играет фотосинтетически активная радиация (ФАР) в диапазоне от 300 до 710 нм. Каждый спектральный диапазон ФАР запускает свои механизмы развития, что необходимо учитывать при регулировании светового режима в теплицах и в открытом грунте.

• Ультрафиолетовые лучи (300–380 нм): стимулируют синтез витаминов, антоцианов, флавоноидов и повышают холодостойкость рассады при световой закалке в защищенном грунте.
• Сине-фиолетовые лучи (380–490 нм): регулируют движение хлоропластов, форму, размер и положение листьев, активно ассимилируют углекислоту.
• Зеленые (490–565 нм) и желтые лучи (565–595 нм): участвуют в фотосинтезе, распределении ассимилятов и формировании органов.
• Оранжевые (595–620 нм) и красные лучи (620–710 нм): наиболее активны при ассимиляции углекислого газа, стимулируют обмен веществ и ускоряют развитие культур длинного дня. Их также можно использовать для закалки рассады, но с меньшей эффективностью, чем ультрафиолет.
• Инфракрасные лучи (более 710 нм): обеспечивают тепловой нагрев, стимулируют органогенез и усиливают эффект длинного дня для растений умеренной и субтропической зон.

При оценке освещенности посевов важно учитывать структуру светового потока. В ясный полдень доля прямой радиации у поверхности земли составляет 60–85%, а утром, вечером и в пасмурные дни преобладает рассеянный свет. Внутренняя часть куста и его теневая сторона освещаются в основном рассеянной радиацией. Поскольку рассеянный свет спектрально богаче прямого, он играет ключевую роль в фотосинтезе растений.

Световой режим и требования культур по фазам роста

Интенсивность и продолжительность освещения определяют скорость накопления биомассы и общий уровень обмена веществ. Большинству овощных культур для нормального развития требуется освещенность в пределах 20–30 тыс. лк. При недостатке света резко снижается накопление биомассы, задерживается развитие растений и нарушается формирование органов размножения.

• Граница ФАР — 300–710 нм
• Оптимум освещенности — 20–30 тыс. лк
• Минимальный порог роста — 5–6 тыс. лк
• Длина дня для минимума — 8–10 ч в сутки

Требования овощных растений к свету меняются на протяжении всей вегетации. Для прорастания семян освещение не требуется, однако с появлением всходов потребность в нем резко возрастает для быстрого формирования корней и листового аппарата. В конце вегетации, когда завершается формирование продуктовых органов, требовательность к свету минимальна. Белокочанная и цветная капуста, а также репчатый лук способны накапливать пластические вещества в запасающих органах даже при слабой освещенности — за счет органической массы, накопленной в листьях и стеблях.

Для повышения коэффициента использования фотосинтетически активной радиации необходимо формировать оптимальную густоту стояния растений. По реакции на продолжительность дня овощные культуры делят на две основные группы: короткодневные и длиннодневные. Растения короткого дня быстрее развиваются при коротком световом дне, хотя некоторые виды томата малочувствительны к этому фактору. Растения длинного дня переходят к цветению при длине дня 16–20 часов, а некоторые виды успешно развиваются при круглосуточном освещении.

• Использование ФАР растениями — 0,5–1,5 %
• Теоретический потенциал ФАР — 6–8 %
• Период достаточного света на юге РФ — 10 месяцев
• Длина дня для цветения длиннодневных культур — 16–20 часов

Большинство современных коммерческих сортов и гибридов овощных культур слабо реагируют на длину дня. Эта чувствительность проявляется только в начале вегетативного роста — до момента дифференциации конуса нарастания, а после начала цветения растения становятся нейтральными к фотопериоду. Исключение составляют некоторые представители семейства сельдерейных, которые меняют свои требования в течение сезона, из-за чего их относят к длиннокороткодневным или короткодлиннодневным. При этом абсолютно всем культурам необходима регулярная смена дня и ночи для поддержания нормального обмена веществ и своевременного перераспределения ассимилятов.

В полевых условиях световой режим регулируют за счет точного подбора участка, сроков выращивания и схем посадки. Светолюбивые культуры рекомендуется высаживать на южных склонах, а растения, дающие товарную вегетативную массу, — на северных. В южных регионах, таких как Северный Кавказ и Нижнее Поволжье, естественного солнца достаточно для вегетации с середины января по середину ноября. При этом в летние месяцы на юге наблюдается избыток солнечной радиации, из-за чего посевы нуждаются в защите от перегрева.

Для предотвращения теплового стресса растений в открытом грунте используют комплекс технологических приемов:

• загущение посадок, исключающее появление открытых участков почвы;
• направление рядков, при котором растения взаимно затеняют друг друга в полдень;
• вертикальное формирование кустов и высадка защитных кулис из высокорослых культур;
• охлаждающее орошение почвы и листового аппарата.

Реконструкция систем досвечивания в защищенном грунте

В теплицах важно свести к минимуму любые потери световой энергии. Для этого выбирают типовые проекты с минимальной площадью непрозрачных несущих конструкций и размещают внутреннее оборудование так, чтобы оно не отбрасывало тень на грядки. Даже в наиболее освещенных 5-й и 6-й световых зонах России естественного солнца зимой не хватает для непрерывного производства. Решить проблему дефицита радиации в лимитирующие календарные периоды помогает искусственное электроосвещение, позволяющее вести светокультуру круглый год.

• Световые зоны юга России — 5 и 6
• Мощность заменяемых ламп ДРЛФ — 400 Вт
• Мощность ламп ДНАЗ/Reflux — 400 и 600 Вт

В современных тепличных комплексах устаревшие ртутные лампы ДРЛФ-400 в облучателях ОТ-400 активно заменяют на зеркальные натриевые лампы ДНАЗ/Reflux мощностью 400 и 600 Вт. Их используют как при модернизации существующих площадей, так и при строительстве новых блоков. Эти лампы универсальны и одинаково эффективны при выращивании рассады, а также в рамках полного цикла производства овощей, зелени и цветов. Новые световые решения обеспечивают стабильный световой поток на протяжении всего периода эксплуатации.

При подборе светотехнического оборудования агрономам стоит обратить внимание на наиболее распространенные отечественные светильники. На рынке хорошо зарекомендовали себя приборы воронежского производства и модели Кадошкинского завода. Конкретные маркировки оборудования, совместимого с современными зеркальными лампами, включают следующие позиции:

• Серия «Флора» ЖСП-64-400-001 и ЖСП-64-600-001 (ООО НПП «НФЛ», г. Воронеж);
• Модели Кадошкинского электротехнического завода: ЖСП 44-400-002, ЖСП 44-600-002, ЖСП 44-750-002, ЖСП 30-400-01 Reflux, ЖСП 30-600-01 Reflux, ЖСП 55-600-002.